【正文】 in 封裝的雙列 直接 DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3口線復(fù)用。 下圖是 MCS51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 2。 單片機的結(jié)構(gòu) ： 單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 時鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外置振蕩電容。 中斷系統(tǒng)： 8051 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2級的優(yōu)先級別選擇。 全雙工串行口： 8051 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 并行輸入輸出 (I/O)口： 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 定時 /計數(shù)器 (ROM)： 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控 基于單片機的交通設(shè)計 第 5 頁 共 21 頁 制程序轉(zhuǎn)向。 程序存儲器 (ROM)： 8051 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 8051 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能 用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 中央處理器： 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 2． 2 芯片簡介 8051 是 MCS51 系列單片機的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。因此，單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適 用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 系統(tǒng)方案與實現(xiàn) 本章圍繞系統(tǒng)的總體設(shè)計，介紹系統(tǒng)組成框圖、主控芯片單片機的內(nèi)部硬件資源和接口設(shè)置，以及整個顯示控制系統(tǒng)所用到的其它元器件的介紹。 （ 3）介紹硬件原理圖的設(shè)計。 本設(shè)計的主要設(shè)計工作如下： （ 1）介紹顯示系統(tǒng)的各個組成部分，各個元器件的工作原理。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。 信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。 電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914 年始安裝于紐約市 5號大街的一座高塔上。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成 ，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。這是世界上最早的交通信號燈。但這一技術(shù)在 19 世紀就已出現(xiàn)了。該交通系統(tǒng)控制方便，禁行通行時間可通過改變程序才調(diào)整，有一定的實用價值，而且還能體現(xiàn)一定的人性關(guān)懷，體現(xiàn)為在你通過人行道的時候，沒有車從兩邊轉(zhuǎn)過來，更能保證你的生命安全。系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位，利用二個數(shù)碼管和蜂鳴器來顯示和告知各狀態(tài)的剩余時間，時間顯示采用倒計時的方式，四組紅、黃、綠、藍四色燈用發(fā)光二極管作為模擬交通信號燈，呈四種 狀態(tài)交替出現(xiàn)。 本設(shè)計是介紹一種基于基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)。 現(xiàn)代電子技術(shù)綜合 實驗論文 基于單片機交通燈的設(shè)計 系 別： 電子工程系 專 業(yè) 名 稱 ： 07電子信息工程 班 級 分 組 ： 第一組 學(xué) 生 學(xué) 號： 學(xué) 生 姓 名： 27010202021 陳建榕（組長） 27010202 陳高揚 270102020 許 強 指 導(dǎo) 教 師 姓 名 ： 李飛鵬 （完成日期 2021 年 5 月 14 日） 基于單片機的交通設(shè)計 第 1 頁 共 21 頁 摘 要 近年來隨著科技的飛速發(fā)展， 單片機 的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測 技術(shù)日益更新 。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟 硬 件結(jié)合，加以完善。系統(tǒng)采用單片機和七段 LED 數(shù)碼管作為交通燈的控制和顯示核心，并通過單片機實現(xiàn)對交通燈各狀態(tài)持續(xù)時間的控制。系統(tǒng)通過 USB 接頭提供 +5V 的直流電源。 關(guān)鍵詞： 時鐘頻率 單片機 LED 數(shù)碼顯示 基于單片機的交通設(shè)計 第 2 頁 共 21 頁 目 錄 摘 要?????????????????????????? 1 設(shè)計目標 ??????????????????????? 3 系統(tǒng)方案與實現(xiàn) ??????????????????? ? 3 2． 1 單片機概述 ???????????????????? 3 2． 2 芯片簡介 ????????????????????? 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ????????????????????? 7 1 交通管理的方案論證 ???????????????? 7 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ??????????????????? 9 系統(tǒng)工作原理 ????????????????????? 10 控制器的軟件設(shè)計 ??????????????????? 10 ???????????????????? 10 硬件延時 ??????????????????? 10 計數(shù)器初值計算 ???????????????? 10 計算公式 ??????????????????? 10 １秒的方法 ?????????????????? 10 相應(yīng)程序代碼 ?????????????????? 11 軟件延時 ????????????????????? 13 時間及信號燈的顯示原理 ?????????????? 13 顯示原理 ???????????????????? 13 P0 口、 P1 口輸出信號接信號燈 ?????????? 13 P3 口數(shù)碼管的連接 ??????????????? 13 程序源代碼以實物圖 ?????????????????? 14 程序源代碼 ????????????????????? 14 實物圖 ??????????????????????? 19 實物正面 ???????????????????? 19 實物反面 ???????????????????? 20 結(jié)論 ????????????????????????? 21 實驗體會 ??????????????????????? 21 參考文獻 ???????????????????????? 21 基于單片機的交通設(shè)計 第 3 頁 共 21 頁 設(shè)計目標 當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。 1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。 1868 年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。 1869 年 1月 2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅 外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。 1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛 已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。 （ 2）介紹 交通燈電路的原理 。 （ 4）給出顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計。 2． 1 單片機概述 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。 基于單片機的交通設(shè)計 第 4 頁 共 21 頁 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。 單片機經(jīng)過 3 代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU 功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。 8051 單片機包含中央處 理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明： 圖 1 INTEL 的 MCS51 系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 基于單片機的交通設(shè)計 第 6 頁 共 21 頁 圖 2 現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： MCS51 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3口線復(fù)用。初始化后，程序計數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指 針 寫入 07H，其它專用寄存器被清 “0” 。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) 。此外，RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。Pin30:ALE/ 當(dāng)訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。在編程時， EA/Vpp腳還需加上 21V 的編程電壓。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行 ,藍燈亮允許轉(zhuǎn)彎。示意圖如上圖圖 5，指示燈燃亮的方案如表 2。 選用芯片 STC89C51 單片機，兩位共陽極的七段數(shù)碼管，蜂鳴器， USB 接頭，12MHz 晶振，紅、黃、綠、交通燈若干個，開關(guān)鍵盤、連線若干。 基于單片機的交通設(shè)計 第 10 頁 共 21 頁 系統(tǒng)工作原理 (1)芯片 STC89C51 單片機作為系統(tǒng)控制芯片，通過各個 Port 口控制整個系統(tǒng)； (2)通過芯片的第九管腳控制復(fù)位電路，按通輕觸鍵可使系統(tǒng)復(fù)位； (3)由 STC89C51 單片機 P0口、 P1 口 控制燈的亮滅， P3 口控制兩位共陽極的七段數(shù)碼管， P2^5 控制蜂鳴器的鳴滅； (4)通過 USB 接口輸入 5V 電源，驅(qū)動芯片和各個元器件。 計數(shù)器初值計算 定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到 TH 和 TL 中的。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需 的計數(shù)值設(shè)定為 C和計數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計算通式 ： TC=MC 式中， M 為計數(shù)器摸值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在中斷服務(wù)子程序中，ＣＰＵ先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它 基于單片機的交通設(shè)計 第 11 頁 共 21 頁 是否為零。 相應(yīng)程序代碼 （１）主程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit d